本發(fā)明涉及深度學(xué)習(xí)，尤其涉及一種雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、錐形束ct(cone-beam?computed?tomography，簡(jiǎn)稱(chēng)cbct)因其高分辨率和低輻射劑量的優(yōu)點(diǎn)，在口腔頜面影像檢查中得到了廣泛應(yīng)用。然而，在實(shí)際的牙科掃描檢查中，患者的口腔內(nèi)通常含有種植體或牙冠等金屬物。這些金屬物會(huì)強(qiáng)烈吸收x射線(xiàn)束中的低能光子，導(dǎo)致x射線(xiàn)束硬化加劇，甚至產(chǎn)生光子饑餓效應(yīng)。這會(huì)引起重建圖像出現(xiàn)嚴(yán)重的金屬偽影，干擾醫(yī)生的閱片和診斷過(guò)程。

2、針對(duì)這一問(wèn)題，雖然傳統(tǒng)的金屬偽影校正方法如投影插值修正法能夠在一定程度上抑制金屬偽影，但在處理過(guò)程中常常會(huì)產(chǎn)生次生偽影，導(dǎo)致偽影消除不徹底或金屬附近牙齒結(jié)構(gòu)模糊等問(wèn)題。雙能錐束ct能提供能量相對(duì)單一的能譜圖像，相比常規(guī)錐束ct的混合能量圖像，對(duì)金屬偽影有更好的抑制效果。但是，在較低能量下的能譜圖像仍然顯示出明顯的金屬偽影。因此，對(duì)于牙科雙能錐束ct來(lái)說(shuō)，仍需開(kāi)發(fā)有效的金屬偽影抑制重建方法，以獲得更高質(zhì)量的重建影像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法、裝置、設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其主要目的在于解決進(jìn)行影像重建時(shí)質(zhì)量較低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法，包括：

3、對(duì)預(yù)先獲取的高能原始數(shù)據(jù)和低能原始數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減處理，得到掃描物體的雙能初始投影圖像；

4、對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行三維重建，得到所述掃描物體的雙能初始重建圖像；

5、對(duì)所述雙能初始重建圖像中的高能初始重建圖像進(jìn)行閾值分割，得到所述掃描物體的金屬掩膜圖像，對(duì)所述金屬掩膜圖像進(jìn)行前向投影，得到所述掃描物體的金屬掩膜投影圖像；

6、利用預(yù)先訓(xùn)練的金屬偽影抑制網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)所述高能初始重建圖像進(jìn)行金屬偽影抑制處理，對(duì)金屬偽影抑制處理后的高能初始重建圖像進(jìn)行前向投影，得到所述掃描物體的金屬先驗(yàn)投影圖像；

7、根據(jù)所述金屬掩膜投影圖像和所述金屬先驗(yàn)投影圖像對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行信息修正，得到所述掃描物體的雙能修正投影圖像；

8、生成所述雙能修正投影圖像的雙能修正重建圖像，對(duì)所述雙能修正重建圖像進(jìn)行能譜合成，得到金屬偽影消除的虛擬單能圖像。

9、可選地，所述對(duì)預(yù)先獲取的高能原始數(shù)據(jù)和低能原始數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減處理，得到掃描物體的雙能初始投影圖像，包括：

10、根據(jù)朗伯-比爾定律對(duì)預(yù)先獲取的高能原始數(shù)據(jù)和低能原始數(shù)據(jù)分別進(jìn)行衰減處理，得到掃描物體的雙能初始投影圖像，其中，所述朗伯-比爾定律為：

11、

12、其中，ph是所述雙能初始投影圖像中的高能初始投影圖像，pl是所述雙能初始投影圖像中的低能初始投影圖像，sh0是高能入射光子強(qiáng)度數(shù)據(jù)，sh是預(yù)先獲取的高能原始數(shù)據(jù)，sl0是低能入射光子強(qiáng)度數(shù)據(jù)，sl是預(yù)先獲取的低能原始數(shù)據(jù)。

13、可選地，所述對(duì)所述雙能初始重建圖像中的高能初始重建圖像進(jìn)行閾值分割，得到所述掃描物體的金屬掩膜圖像，包括：

14、利用預(yù)設(shè)的分割算法對(duì)所述雙能初始重建圖像中的高能初始重建圖像進(jìn)行閾值分割，得到所述掃描物體的金屬掩膜圖像，其中，所述預(yù)設(shè)的分割算法為：

15、

16、其中，mi(i)是所述金屬掩膜圖像中的第i個(gè)像素，ih(i)是高能初始重建圖像中的第i個(gè)像素，tm是預(yù)設(shè)的分割閾值，i是圖像第i個(gè)像素的坐標(biāo)。

17、可選地，所述根據(jù)所述金屬掩膜投影圖像和所述金屬先驗(yàn)投影圖像對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行信息修正，得到所述掃描物體的雙能修正投影圖像，包括：

18、根據(jù)所述金屬掩膜投影圖像、所述金屬先驗(yàn)投影圖像和預(yù)設(shè)的圖像修正算法對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行信息修正，得到所述掃描物體的雙能修正投影圖像，其中，所述預(yù)設(shè)的圖像修正算法為：

19、

20、其中，pl_correct是所述雙能修正投影圖像中的低能修正投影圖像，ph_correct是所述雙能修正投影圖像中的高能修正投影圖像，mp是所述金屬掩膜投影圖像，pprior是所述金屬先驗(yàn)投影圖像，ph是所述雙能初始投影圖像中的高能初始投影圖像，pl是所述雙能初始投影圖像中的低能初始投影圖像。

21、可選地，所述生成所述雙能修正投影圖像的雙能修正重建圖像，包括：

22、對(duì)所述雙能修正投影圖像進(jìn)行三維重建，根據(jù)所述金屬掩膜圖像對(duì)三維重建后的雙能修正投影圖像進(jìn)行金屬回填處理，得到所述掃描物體的雙能修正重建圖像。

23、可選地，所述對(duì)所述雙能修正重建圖像進(jìn)行能譜合成，得到金屬偽影消除的虛擬單能圖像，包括：

24、生成所述雙能修正重建圖像的的能譜雙物質(zhì)分解系數(shù)；

25、根據(jù)所述能譜雙物質(zhì)分解系數(shù)和預(yù)設(shè)的虛擬單能圖像合成算法對(duì)所述雙能修正重建圖像進(jìn)行能譜合成，得到金屬偽影消除的虛擬單能圖像，其中，所述預(yù)設(shè)的虛擬單能圖像合成算法為：

26、ie＝b1μ1_e+b2μ2_e

27、其中，ie是在預(yù)設(shè)單能級(jí)e條件下所得金屬偽影消除的虛擬單能圖像，b1是能譜雙物質(zhì)第一分解系數(shù)，μ1_e是第一基物質(zhì)在單能級(jí)e條件下的衰減系數(shù)，b2是能譜雙物質(zhì)第二分解系數(shù)，μ2_e是第二基物質(zhì)在單能級(jí)e條件下的衰減系數(shù)。

28、可選地，所述生成所述雙能修正重建圖像的的能譜雙物質(zhì)分解系數(shù)，包括：

29、根據(jù)如下算法生成所述雙能修正重建圖像的的能譜雙物質(zhì)分解系數(shù)：

30、

31、其中，b1是能譜雙物質(zhì)第一分解系數(shù)，ih_correct是所述雙能修正重建圖像中的高能修正重建圖像，b2是能譜雙物質(zhì)第二分解系數(shù)，il_correct是所述雙能修正重建圖像中的低能修正重建圖像，μ1_h是第一基物質(zhì)在高能條件下的衰減系數(shù)，μ2_h是第二基物質(zhì)在高能條件下的衰減系數(shù)，μ2_l是第一基物質(zhì)在低能條件下的衰減系數(shù)，μ1_l是第二基物質(zhì)在低能條件下的衰減系數(shù)。

32、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種一種雙能錐束ct金屬偽影抑制重建裝置，所述裝置包括：

33、數(shù)據(jù)衰減處理模塊，用于對(duì)預(yù)先獲取的高能原始數(shù)據(jù)和低能原始數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減處理，得到掃描物體的雙能初始投影圖像；

34、圖像三維重建模塊，用于對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行三維重建，得到所述掃描物體的雙能初始重建圖像；

35、圖像閾值分割模塊，用于對(duì)所述雙能初始重建圖像中的高能初始重建圖像進(jìn)行閾值分割，得到所述掃描物體的金屬掩膜圖像，對(duì)所述金屬掩膜圖像進(jìn)行前向投影，得到所述掃描物體的金屬掩膜投影圖像；

36、金屬偽影抑制模塊，用于利用預(yù)先訓(xùn)練的金屬偽影抑制網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)所述高能初始重建圖像進(jìn)行金屬偽影抑制處理，對(duì)金屬偽影抑制處理后的高能初始重建圖像進(jìn)行前向投影，得到所述掃描物體的金屬先驗(yàn)投影圖像；

37、圖像信息修正模塊，用于根據(jù)所述金屬掩膜投影圖像和所述金屬先驗(yàn)投影圖像對(duì)所述雙能初始投影圖像進(jìn)行信息修正，得到所述掃描物體的雙能修正投影圖像；

38、圖像能譜合成模塊，用于生成所述雙能修正投影圖像的雙能修正重建圖像，對(duì)所述雙能修正重建圖像進(jìn)行能譜合成，得到金屬偽影消除的虛擬單能圖像。

39、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

40、至少一個(gè)處理器；以及，

41、與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，

42、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行上述所述的雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法。

43、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序被電子設(shè)備中的處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)上述所述的雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法。

44、本發(fā)明實(shí)施例基于深度學(xué)習(xí)的先驗(yàn)圖像生成方法，結(jié)合雙能錐束ct技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬偽影的有效抑制和高質(zhì)量圖像重建，通過(guò)對(duì)高能初始重建圖像進(jìn)行閾值分割與前向投影，生成金屬掩膜圖像及金屬掩膜投影圖像，準(zhǔn)確識(shí)別金屬偽影的位置，預(yù)先訓(xùn)練的金屬偽影抑制網(wǎng)絡(luò)模型則對(duì)這些圖像進(jìn)行深度處理，有效減少金屬偽影的影響，此外，結(jié)合金屬掩膜投影圖像和金屬先驗(yàn)投影圖像對(duì)雙能初始投影圖像進(jìn)行信息修正，并進(jìn)行能譜合成，最終生成無(wú)金屬偽影的虛擬單能圖像，這一系列步驟顯著提高了重建圖像的質(zhì)量，因此本發(fā)明提出的雙能錐束ct金屬偽影抑制重建方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可以解決進(jìn)行重建圖像的質(zhì)量較低的問(wèn)題。